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1、铸铁河北工业大学材料学院河北工业大学材料学院n n铸铁是碳含量大于铸铁是碳含量大于2.11%2.11%的铁碳合金的铁碳合金,往往往还含有往还含有SiSi、MnMn、P P、S S等。等。n n由于价格便宜、性能优良，铸铁是工程由于价格便宜、性能优良，铸铁是工程上最常用的金属材料上最常用的金属材料,广泛应用在机械制广泛应用在机械制造、冶金、矿山、石油化工、交通等部造、冶金、矿山、石油化工、交通等部门。据统计门。据统计,若按重量百分比计算，农业若按重量百分比计算，农业机械中铸铁件占机械中铸铁件占40-60%40-60%；汽车拖拉机中；汽车拖拉机中约占约占50-70%50-70%；机床制造中约占；机
2、床制造中约占60-90%60-90%。1 概论1.1复线铁碳相图n n当当当当C%C%C%C%固溶固溶固溶固溶体的溶解度，体的溶解度，体的溶解度，体的溶解度，多余的碳的多余的碳的多余的碳的多余的碳的存在方式有存在方式有存在方式有存在方式有两种，即渗两种，即渗两种，即渗两种，即渗碳体碳体碳体碳体FeFeFeFe3 3 3 3C C C C和和和和石墨石墨石墨石墨(G)(G)。n n相图也有两相图也有两相图也有两相图也有两套套套套 石墨的结构与性质石墨的结构与性质n nFeFe3 3C C为亚稳相，加热为亚稳相，加热易于分解为铁和石墨。易于分解为铁和石墨。n n石墨为稳定相，简单石墨为稳定相，简单
3、 六方晶格。六方晶格。n n底面碳原子结合力较底面碳原子结合力较强。而层之间结合力强。而层之间结合力较弱较弱,所以石墨的强所以石墨的强度和硬度不高度和硬度不高,韧性韧性也很低，接近于零。也很低，接近于零。1.2 石墨的形成过程n n铸铁中析出石墨的过程也称作石墨化。铸铁中析出石墨的过程也称作石墨化。铸铁中析出石墨的过程也称作石墨化。铸铁中析出石墨的过程也称作石墨化。n n石墨来源：石墨来源：石墨来源：石墨来源：L L L L、A A A A析出或渗碳体分解析出或渗碳体分解析出或渗碳体分解析出或渗碳体分解n n铸铁的石墨形成过程分为以下三个阶段。铸铁的石墨形成过程分为以下三个阶段。铸铁的石墨形成
4、过程分为以下三个阶段。铸铁的石墨形成过程分为以下三个阶段。n n第第第第一一一一阶阶阶阶段段段段石石石石墨墨墨墨化化化化（11541154）从从从从液液液液体体体体结结结结晶晶晶晶形形形形成成成成石石石石墨墨墨墨，匀匀匀匀晶晶晶晶转转转转变变变变方方方方式式式式形形形形成成成成一一一一次次次次石石石石墨墨墨墨和和和和共共共共晶晶晶晶反反反反应应应应形成共晶石墨；形成共晶石墨；形成共晶石墨；形成共晶石墨；n n第第第第二二二二阶阶阶阶段段段段石石石石墨墨墨墨化化化化（1154-7381154-738）由由由由奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体析析析析出出出出二次石墨。二次石墨。二次石墨。二次石墨。n n第
5、第第第三三三三阶阶阶阶段段段段石石石石墨墨墨墨化化化化(=(=(=(=738738)通通通通过过过过共共共共析析析析反反反反应应应应析析析析出出出出共析石墨共析石墨共析石墨共析石墨,其反应式为其反应式为其反应式为其反应式为:A:AF+GF+G共析共析共析共析 1.3 影响石墨化的因素n n温度温度温度温度n n高温慢冷高温慢冷,碳以石墨的形式析出。碳以石墨的形式析出。n n冷速较快时冷速较快时,更容易形成亚稳相渗碳体。更容易形成亚稳相渗碳体。n n化学成分化学成分化学成分化学成分n n促进石墨化的元素促进石墨化的元素C C、SiSi、AlAl、CuCu、NiNi、CoCo等；等；n n阻碍石墨
6、化的元素阻碍石墨化的元素MgMg、CrCr、WW、MoMo、V V、MnMn、S S、CeCe、B B等等 1.4 铸铁的分类n n按照第一、二两阶段石墨化进行的程度按照第一、二两阶段石墨化进行的程度,铸铁可以分为灰口铸铁、麻口铸铁和白铸铁可以分为灰口铸铁、麻口铸铁和白口铸铁三大类。口铸铁三大类。n n麻口铸铁和白口铸铁用作耐磨材料。灰麻口铸铁和白口铸铁用作耐磨材料。灰口铸铁可作机器零件。口铸铁可作机器零件。n n按照石墨形态，灰口铸铁可以分为灰铸按照石墨形态，灰口铸铁可以分为灰铸铁，可锻铸铁，球墨铸铁、蠕墨铸铁。铁，可锻铸铁，球墨铸铁、蠕墨铸铁。灰口铸铁的特点n n切削加工性能优异；切削加工
7、性能优异；n n铸铸铁铁的的铸铸造造性性能能良良好好,石石墨墨所所产产生生的的膨膨胀胀,减少了收缩和内应力；减少了收缩和内应力；n n很很好好的的耐耐磨磨性性，石石墨墨有有良良好好的的润润滑滑作作用用并能储存润滑油。并能储存润滑油。n n具有良好的减振性能；具有良好的减振性能；n n对对缺缺口口不不敏敏感感。石石墨墨形形态态明明显显影影响响力力学学性能性能2 灰铸铁的牌号与应用n n灰口铸铁除了灰口铸铁除了G以外，根据第三阶段石墨以外，根据第三阶段石墨化进行的程度，基体可以是化进行的程度，基体可以是F,P,F+Pn n一般一般 灰口铸铁灰口铸铁=钢的基体钢的基体+G灰铸铁的牌号与应用n n成分
8、：成分：2.5-4.0%，1.0-3.0%Si，0.5-1.4%Mn,0.3%P,0.15%Sn n孕育处理：显著细化石墨片及基体组织，孕育处理：显著细化石墨片及基体组织，提高铸铁的强度提高铸铁的强度,防止局部白口。防止局部白口。n n牌号牌号:HT100,HT150,HT300,HT400等等n n应用：应用：机床床身、机架、导轨、箱体、气缸，凸轮等n n热处理：去应力，去白口，表面淬火3 球墨铸铁n n成分：成分：成分：成分：3.63.63.93.9C,2.0C,2.02.82.8Si Si n n 0.6 0.60.90.9 Mn Mn 0.07%S0.07%S，0.1%P0.1%P n
9、 n牌号：牌号：QT420-10QT420-10 等等n n球化处理：球化处理：Mg Re CaMg Re Ca等球化剂及孕育剂等球化剂及孕育剂n n热处理：热处理：退火、正火、调质、等温淬火等。退火、正火、调质、等温淬火等。n n应用：良好的铸造性能、减磨性、消震性和切应用：良好的铸造性能、减磨性、消震性和切削加工性能，可与某些钢媲美。削加工性能，可与某些钢媲美。P+GP+G球墨铸铁球墨铸铁可作拖拉机曲轴、连杆、齿轮可作拖拉机曲轴、连杆、齿轮;F+G;F+G球墨铸铁球墨铸铁可作受压阀门、机器底座等可作受压阀门、机器底座等 球铁与可锻铸铁的显微组织4 可锻铸铁n n成分 2.22.8C；1.22.0Si，0.41.2Mn n n牌号：KT300-6,KTZ500-4等n n应用：可锻铸铁常用来制造形状复杂、承受冲击和振动载荷的零件，如三通，壳体，曲轴、凸轮轴、连杆、齿轮等n n热处理：可锻化退火可锻铸铁的生产与热处理n n先铸造白口铸铁；先铸造白口铸铁；n n可锻化退火，将碳可锻化退火，将碳化物转化为化物转化为Gn n不同的冷却方式可不同的冷却方式可以得到不同的基以得到不同的基体体作业n n一、一、n n三三n n四、四、3，12，13